【文章內(nèi)容簡介】 基座 塑料或尼龍 9 針狀管腳 鍍鎳銅材（ NiCu） 圖 35 MQ7 引腳電路連接 MQ7 工作原理 ： 傳感器的表面電阻為 RS,對被測信號（一氧化碳）濃 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 11頁 共 30 頁 度的測量是通過 RS與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號 VRL 而獲得的。兩者之間的關(guān)系為： RS/RL=(VCVRL)/VRL。 MQ7 型氣敏元件的敏感是用非常穩(wěn)定的二氧化錫制成的，因此，它具有優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá) 5 年。 一氧化碳傳感器 MQ7 靈敏度調(diào)整 MQ7 型氣敏元件對不同種類 、不同濃度的氣體有不同的電阻值。因此，在使用此類型氣敏器件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的。 當(dāng)精確測量時 :報警點的設(shè)定應(yīng)考慮溫、濕度的影響。 靈敏度的調(diào)整程序： (1）將傳感器連接在應(yīng)用回路中； (2）接通電源，通電老化 48h 以上； (3）調(diào)整負(fù)載電阻 RL 至獲得對應(yīng)于某一個一氧化碳濃度時所需要的信號值。 2. 氣體 傳感器輸出處理 電路設(shè)計 如圖 36 所示 RV1 用來模擬傳感器的阻值變化， RV2 用來調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度，大電容 C4用來產(chǎn)生一定的延時，使得傳感器有足夠的時間預(yù)熱，以免產(chǎn)生誤報警。 LM358及其外圍電路完成比較器的功能，當(dāng) CO濃度上升后，其阻值變小，導(dǎo)致晶體管基極電壓上升，晶體管導(dǎo)通后 LM358 的反相輸入端電壓大于同相輸入端電壓，此時， LM358 輸出為 0，該信號輸入到單片機(jī)作為報警觸發(fā)信號。 圖 36 氣體檢測模塊原理圖 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 12頁 共 30 頁 聲光報警模塊 1. 聲光報警模塊電路 如圖 37 所示， OUT3 與單片機(jī) 引腳相接，當(dāng)檢測到煤氣、天然氣泄漏時通過單片機(jī)編程控制 輸出方波信號，此時 LED D4 閃爍，并且蜂鳴器以相同的頻率發(fā)出聲音，產(chǎn)生聲光報警信號，提醒用戶煤氣天然氣泄漏，采取相應(yīng) 的措施。 圖 37 聲光報警原理圖 溫 度檢測模塊 溫度傳感器 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在第 2 字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀到該數(shù)據(jù) ,讀取時低位在前 ,高位在后 ,數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。溫度寄存器格式如下圖 38 所示。 bit7 bit0 LS Byte bit15 bit8 MS Byte 23 22 21 20 21 22 23 24 S S S S S 26 25 24 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 13頁 共 30 頁 圖 38 溫度寄存器格式 這是 16位轉(zhuǎn)換后得到的 16位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前五位是符號位，如果測得的溫度值大于 0，這五位為 0，只要將測到的數(shù)據(jù)乘以 即可得到 實際的溫度；如果溫度小于 0，這五位為 1，測到的溫度值需取反加 1 再乘以 即可得到實際溫度。 下表是部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。 表 32 部分溫度值表 實際溫度 二進(jìn)制表示（補(bǔ)碼） 十六進(jìn)制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 14頁 共 30 頁 1. DS18B20 典型工作時序 DS18B20 在編程時有嚴(yán)格的時序要求，因此在編程過程中要多加注意，以下 為 DS18B20 典型工作時序簡介。 (1）復(fù)位時序。使用 DS18B20 時，首先需將其復(fù)位，然后才能執(zhí)行其他命令。復(fù)位時，主機(jī)將數(shù)據(jù)線激發(fā)為低電平并保持 480960μ s，然后釋放數(shù)據(jù)線， 再由上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉升 1560μ s，然后再由 DS18B20 發(fā)出響應(yīng)信號，以將數(shù)據(jù)線激發(fā)成低電平 60240μ s，這樣，就完成了復(fù)位操作。 圖 39 DS18B20 復(fù)位時序圖 (2）寫時序。在主機(jī)對 DS18B20 寫數(shù)據(jù)（主機(jī)對 DS18B20 發(fā)送各種命令）時，現(xiàn)將數(shù)據(jù)線激發(fā)為低電平，該低電平應(yīng)大于 1μ s。然后根據(jù)寫“ 0或?qū)憽?1”來使數(shù)據(jù)線變高或繼續(xù)為低。 DS18B20 將在數(shù)據(jù)線變成低電平后1560μ s對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣。要求寫入 DS18B20 的數(shù)據(jù)持續(xù)時間應(yīng)大于 60μ s 而小于 120μ s，兩次寫數(shù)據(jù)之間的 時間間隔應(yīng)大于 1μ s。 圖 310 寫時序圖 (3）讀時序。當(dāng)主機(jī)從 DS18B20 讀數(shù)據(jù)時，主機(jī)先向數(shù)據(jù)線激發(fā)出低電平，然后釋放，以使數(shù)據(jù)線再升為高電平。 DS18B20 在數(shù)據(jù)線從高電平變?yōu)榈碗娖降?15μ s 內(nèi)將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線上。主機(jī)可在 15μ s 后讀取數(shù)據(jù)線以獲得數(shù)據(jù)。 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 15頁 共 30 頁 圖 311 讀時序圖 選用 DS18B20 溫度傳感器。 DS18B20 可以把溫度直接轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號，使用中不需要附加電路，但與主機(jī)通信有嚴(yán)格的時序要求。溫度檢測模塊原理圖如下圖 211 所示， DS18B20 選用默認(rèn)的 12 位精確的分辨率，此時輸出端 DQ 輸出的溫度值為 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼的表達(dá)形式， DS18B20 輸出端 DQ 與單片機(jī)引腳 相接，將數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)進(jìn)行處理。 圖 312 溫度檢測模塊原理圖 溫度顯示模塊 驅(qū)動芯片 選擇 驅(qū)動模塊選擇，實驗中測得 74LS245 輸出高電平為 ,而 74HC245輸出高電平為 5V。由于 74HC245 與 74LS245 相比價格較貴，而 74LS245 輸出 高電平足以驅(qū)動七段數(shù)碼管，因此設(shè)計中選用 74LS245。 限流電阻阻值計算，由于七段數(shù)碼管工作電壓為 2V,而 74LS245 輸出高電平 ，因此限流電阻兩端電壓為 。而七段數(shù)碼管每位正常工作的電流為 2mA,而 4 位七段數(shù)碼管的每一個相同段位又是并聯(lián)的形式連接的，為了保證每位亮度相同， 因此每位段位電流應(yīng)該為 2Ma*4=8mA，即流過限流電阻的電流為 8mA。因此限流電阻的阻值 =，實際設(shè)計中采用 220Ω的電阻作為限流電阻。 如圖 314 所示，電路采用 4 位 七段共陰 LED數(shù)碼管顯示實時溫度值 ，采用 74LS245 增加 I/O 口的驅(qū)動能力。 74LS245 用來驅(qū)動 LED 或者其他的設(shè)備，它是 8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)， 74LS245 引腳圖如 313 所示。 （ 1） 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，即可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 （ 2）當(dāng) 8951單片機(jī)的 P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過 PO最大負(fù)載能力時必須接入 74LS245 等總線驅(qū)動器。 （ 3）當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“ 0”，信號由 B 向 A 傳輸（接收）； （ 4） DIR=“ 1”，信號由 A 向 B 傳輸（發(fā)送）；當(dāng)片選端 /CE為高電平時A、 B 均為高阻狀態(tài) 。 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 16頁 共 30 頁 圖 313 74LS245 引腳圖 （ 5)由于 P2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時 74LS245 的三態(tài)控制端/1G 和 /2G 接地， P2 口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。 P0 口與 74LS245 輸入端相連， /E 端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 8051 的 /BD和 /PSEN 有效時， 74LS245輸入（ Di 至 ）其他時間處于輸出（ 至 Di）。 圖 314 LED 顯示電路 溫度顯示模塊 電路設(shè)計 如圖 314 所示， 74LS245 的 使能端和方向控制端同時接地，此時74LS245 的工作狀態(tài)為數(shù)據(jù)由 B 向 A 傳送。七段數(shù)碼管段選位通過限流電阻接到 74LS245 的 A 總線， 74LS245 的 B 總線接單片機(jī)的 P2口。由于室內(nèi)溫度不會超過 100℃，因此顯示時百位不加以顯示。而北方有些地區(qū)冬天是較冷，室內(nèi)溫度有可能達(dá)到 0℃以下，因此顯示符號位。因此用 4 位七段數(shù)碼管顯示溫度， 4 位分別顯示符號位、十位、個位、一位小數(shù)位。數(shù)碼管的 4 位位選位接晶體管集電極， 4 個晶體管的基集 B1B4 分別接單片機(jī)的 口。 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 17頁 共 30 頁 圖 315 溫度顯示模塊原理圖 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 18頁 共 30 頁 第 四 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序設(shè)計 : 程序開始時， DS18B20 初始化，發(fā)溫度轉(zhuǎn)換器命令，讀溫度值并存儲然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，顯示，如果檢測到 為 0則對 定時取反產(chǎn)生方波 ,否則重新開始循環(huán)。 匯編語言程